Environmental drivers are more important for structuring fungal decomposer communities than the geographic distance between streams

Abstract

One of the major challenges in microbial ecology is to unravel the mechanisms that operate at the spatial-temporal scales structuring microbial communities and how these communities respond to environmental change. It has been argued that the biogeography of microorganisms solely reflects the influence of contemporary environmental variation and “everything is everywhere”. Since the discovery of the key role that decomposer fungi, in particular aquatic hyphomycetes, play in leaf-litter decomposition in streams, mycologists were interested in deciphering several ecological aspects, including the factors that shape the distribution of these communities in streams. At local and regional scales, community structure is affected by several abiotic factors such as pH, temperature, conductivity and nutrients in the stream water, but at a global scale, community similarity also decreases as a function of the geographic distance. However, very few attempts have been conducted to assess the relative influence of environmental versus geographic factors in structuring decomposer fungi in streams. In the current study, we attempted to fulfil this lacuna by quantifying the relative contributions of environmental factors versus spatial factors to community composition, by using data of species composition and environmental (temperature, pH, conductivity and nutrient concentrations) and spatial variables (latitude, longitude and altitude), collected during a recent extensive literature search. Alfa diversity was negatively affected by pH, conductivity, nitrates and phosphorus concentrations in the stream water. On the other hand, a unimodal type relationship was found between species richness and temperature, latitude or altitude. Beta-diversity was also strongly influenced by environmental factors, in particular conductivity, nitrates and phosphorus concentrations, and pH in stream water, but also by the geographic location (latitude and longitude) of the study sites. However, when the effects were disentangled a significant effect was found only for environmental variables. This suggests that stream-dwelling decomposer fungi may exhibit biogeographic patterns, but as proposed by Baas-Becking “the environment selects” and is in part responsible for the spatial variation of stream-dwelling decomposer fungi. However, our conclusions should be taken cautiously because our data were extracted from the literature and reflect a geographical bias in the collection effort. Thus, future investigations should involve broad-scale coordinated surveys, incorporating a larger number of streams in different latitudinal bands and along large environmental gradients, to better assess the relative importance of environmental and geographical factors in structuring fungal communities in streams.

A variabilidade ambiental é mais importante para a estruturação das comunidades de fungos decompositores que a distância geográfica entre rios. Um dos grandes desafios da ecologia microbiana é elucidar quais os mecanismos que operam na estruturação espácio-temporal das comunidades microbianas e como estas comunidades respondem às alterações ambientais. Tem sido argumentado que a biogeografia dos microrganismos reflete apenas a influência da variabilidade ambiental. Desde a descoberta do 17140_Limnetica 36(2), pàgina 491, 28/09/2017 492 Duarte, Cássio and Pascoal papel chave que os fungos, em particular os hifomicetos aquáticos, desempenham na decomposição de material alóctone em rios, que os micologistas se mostraram interessados em decifrar vários aspetos ecológicos, incluindo os fatores que modelam a distribuição das suas comunidades nos rios. Às escalas local e regional, a estrutura das comunidades é afetada por vários fatores abióticos, mas à escala global a similaridade das comunidades parece diminuir com o aumento da distância geográfica. No entanto, muito poucas tentativas têm sido realizadas de forma a compreender a influência relativa de fatores ambientais versus fatores espaciais na estruturação dessas comunidades. No presente estudo tentámos colmatar esta lacuna quantificando as contribuições relativas de fatores ambientais versus fatores espaciais na estruturação das comunidades de fungos em rios, usando dados de composição em espécies e de variáveis ambientais (temperatura, pH, condutividade e concentrações de nutrientes) e espaciais (latitude, longitude e altitude) reunidos durante uma extensiva pesquisa bibliográfica. A diversidade alfa foi afetada negativamente pelo pH, a condutividade e as concentrações de nitratos e fósforo na água do rio. Por outro lado, uma relação do tipo unimodal foi observada entre a riqueza em espécies e a temperatura, a latitude e a altitude. A diversidade beta foi influenciada por fatores ambientais, em particular, pela condutividade, as concentraçõesde nitratos e fósforo, e o pH na água do rio, mas também pela localização geográfica (latitude e longitude) dos locais deestudo. No entanto, quando os efeitos foram discriminados, um efeito significativo foi encontrado apenas para as variáveis ambientais. Estes resultados sugerem que os fungos decompositores dos rios parecem exibir padrões biogeográficos, mas tal como proposto por Baas-Becking “o ambiente seleciona” e é em parte responsável pela variação espacial destas comunidades nos rios. No entanto, as nossas conclusões devem ser cautelosas, uma vez que os dados usados no presente estudo foram extraídos da literatura e refletem um “bias” geográfico no esforço de colheita. As investigações futuras deverão envolver a prospeção da biodiversidade de forma coordenada no tempo, e em larga escala, de forma a compreendermos mais eficazmente a importância relativa dos fatores ambientais e geográficos na estruturação das comunidades de fungos em rios.